作者:王方 来源: 中国科学报 发布时间:2024-12-5
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科学家严密监视两座南极火山

 

3800米高的埃里伯斯火山。图片来源:JOSH LANDIS

本报讯 南极洲不仅有冰,还有火。100多座火山隐藏于南极冰盖下,其中一座3800米高的埃里伯斯火山,在距离南极洲最大的科研基地——美国麦克默多站仅40公里的地方“蓄势待发”。而另一座维希火山已经产生了令人不安的迹象,表明冰层消融触发了喷发的可能性。

现在,研究人员正瞄准这两座火山,以了解当前和长期的威胁。

12月在埃里伯斯火山边缘安装的地震仪,可以帮助研究人员了解这座极度活跃的火山对麦克默多站和隔壁新西兰斯科特基地构成的威胁。本月计划在维希火山开展的另一项野外活动,则将探索气候变化重新唤醒冰封火山的可能性。这些火山炽热的喷发反过来可能会加速冰层损失。美国新墨西哥矿业与技术学院的地质年代学家Matthew Zimmerer说:“这是一种危险。”

自20世纪60年代以来,科学家一直在研究埃里伯斯火山及其火山口内翻腾的熔岩湖,后者偶尔会抛出熔岩“炸弹”。放置在山顶附近的地震仪揭示了这座火山浅层岩浆管道的许多信息。但美国科罗拉多州立大学的地球物理学家Rick Aster说,强风使地震仪“听不到”深层岩浆发出的隆隆声。“我们正在研究一个岩浆系统的顶端,该系统可能向地幔延伸了150公里。”

近日,一个研究团队开始在埃里伯斯火山埋设一套新的地震仪,以免受到风噪的影响。地震仪将实时传输数据,并能在南极极夜中运行,从而持续监测埃里伯斯火山的动态。此外,地震仪还能为研究人员提供其他方面的信息。

很少有火山像埃里伯斯火山那样,其熔岩湖长时间保持开放状态。科学家认为,熔岩湖起着释放阀的作用,可以防止压力积聚。然而,美国阿拉斯加大学费尔班克斯分校的地球物理学家Ronni Grapenthin表示,研究人员追踪了埃里伯斯火山长期的压力积聚,后者明显使火山的侧翼膨胀和放气,表明人们在理解火山岩浆管道如何运作方面仍然存在空白。

此外,火山20米宽的熔岩湖会因搅动产生覆盖整个湖面的巨大气泡。当气泡冲出湖面时就会爆炸,发射出的熔岩“炸弹”可以落在1公里以外的地方。Aster希望新的地震仪能够揭示熔岩湖为什么多年来变得如此平静,以及埃里伯斯火山为什么在早期喷发得更加猛烈。Grapenthin说,更好地了解岩浆管道还有助于指导其他南极火山的模型。

与此同时,尽管维希火山处于休眠状态,甚至已经“死亡”,但它有望为南极火山学中最紧迫的问题提供答案,即随着冰层消融速度加快,火山会变得更加活跃吗?

西班牙巴塞罗那地球科学学院的火山学家Adelina Geyer说,这种动态已经在冰岛和美国太平洋西北部的火山中出现了,“一旦冰川开始退缩,火山活动就会增加”。但在南极洲还没有记录到这种相互作用的证据。

过去10年里,新墨西哥矿业与技术学院的一个研究团队采集了10万多年前维希火山最后一次活动时的熔岩样本。实验室分析显示,这些岩石来自50多次不同的火山喷发,后者近90%发生在冰河时代。当时的气温像今天一样温暖,而且冰盖可能很薄。Zimmerer说:“这是一个完全出乎意料的结果。”

12月,研究人员将重返维希火山寻找更多岩石,以确认冰层损失是否会使它苏醒。他们希望在未来几年考察其他火山,探索它们对冰层消融的反应。

Zimmerer表示,一座火山在冰下喷发不会造成太多额外的融化,但如果许多火山喷发,就会形成一个反馈回路,即冰的损失导致更多火山活动,而更多火山活动又造成更多冰的损失,最终使海平面上升。如果是这样,人类排放的温室气体甚至会影响地球上最偏远的火山,而这反过来又影响人类的命运。(王方)

《中国科学报》 (2024-12-05 第2版 国际)
 
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